Принципиальное отличие нового способа заключается в том, что в результате вертикального перемещения и поворота горелок, вводимых в рабочее пространство печи вблизи через отверстия в периферийной части свода, изменяют по ходу плавления положение факелов как в тангенциальных направлениях, так и по высоте, последовательно вовлекая в процесс интенсивного конвективного нагрева новые относительно холодные слои лома. При этом в одностадийном процессе достигается равномерный по всему периметру печи интенсивный нагрев топливно-кислородными горелками периферийной зоны шихты, передача тепла которой от дуг наиболее затруднена. Поворотные управляемые сводовые горелки способствуют повышению эффективности одностадийного процесса, так как в отличие от стеновых горелок позволяют резко увеличить зону активного теплообмена факелов с шихтой, массу лома, нагреваемого горелками, и полезную мощность горелок.
Для реализации этого способа разработана и опробована механизированная и автоматизированная установка, включающая две поворотные топливно-кислородные горелки большой мощности, которые на время работы вводят в рабочее пространство печи через отверстия в своде. Такое расположение горелок, кроме описанных выше преимуществ, увеличивает эксплуатационную надежность и упрощает обслуживание, не требуя специальных мер по защите отверстий от зарастания при попадании капель шлака и металла в случае интенсивной продувки ванны газообразным кислородом.
Опробование вертикальных поворотных топливно-кислородных горелок на 200-т дуговой печи с трансфоматором мощностью 60 MB А показало, что при одновременном использовании двух вертикальных и одной дверной горелки общей мощностью 30 МВт удельный расход природного газа можно увеличить до 20 м3/т, кислорода 35-40 м3/т, снизить расход электроэнергии на 17 % и уменьшить длительность расплавления шихты на 25 %.
Недостатками работы сверхмощной печи только на легковесном ломе являются также малое количество жидкого металла, накапливающегося на подине печи после проплавления колодцев (или одного колодца) и опускания электродов в крайнее нижнее положение, и возможность вследствие этого повреждения подины дугами. Эти недостатки могут быть устранены при организации работы сверхмощной печи с оставлением части жидкого металла и шлака после выпуска.
В связи с высокой (по сравнению с ломом) стоимостью чугуна его использование в электросталеплавильном производстве значительно уменьшилось. В качестве науглероживателя шихты обычно используют кокс и другие дешевые углеродсодержащие материалы. В настоящее время чугун в электроплавке стали применяют обычно для разбавления некачественного лома (понижения содержания вредных примесей в расплаве).
Предотвратить попадание меди в пакеты можно только при тщательном ее отборе перед прессованием (предварительной рассортировке) и 100%-ном контроле загружаемого в прессы лома. Эти требования не могут быть выполнены в реальных условиях. Попадание меди и других цветных металлов в сталеплавильный агрегат с пакетами лома становится объективно неизбежным, в результате ухудшается качество выплавляемой стали.
Хотя в литературе отсутствуют сведения о влиянии насыпной плотности используемого лома на угар железа во время плавки в сверхмощной печи, можно ожидать некоторого увеличения угара железа при использовании легковесного лома.
В связи с возрастанием длительности периода плавления в высокомощных дуговых печах при увеличении доли тяжеловесного лома в завалке рекомендуется использовать в завалке не более 40% тяжеловесного лома, загружая его в нижнюю часть первой бадьи, а остальную часть шихты составлять из легковесного лома с насыпной плотностью 0,8-1,2 т/м3.
Поскольку процессы диффузионного раскисления и десульфурации протекают на поверхности раздела шлак-металл, в условиях, когда скорость этих процессов контролируется переходом через эту поверхность, эффективность их развития снижается с уменьшением удельной поверхности ванны. Удельная поверхность уменьшается с увеличением вместимости дуговых печей и для 100-т печей составляет 0,2 м2/т, что на два-три порядка меньше, чем при внепечной обработке стали, поэтому с увеличением вместимости дуговых печей эффективность диффузионного раскисления и десульфурации восстановительным шлаком уменьшается. Эффективность рафинирования металла от кислорода и серы в восстановительный период плавки в печах большой вместимости уменьшается или не имеет места вследствие и других особенностей работы таких печей: 1) трудности очистки и качественной заправки откосов и подины печи, что приводит к интенсивному разрушению футеровки ванны в восстановительный период с поступлением частиц «футеровки в шлак и ухудшению свойств шлака; 2) недостаточно полного скачивания окислительного шлака из печи и попадания части его в рафинировочный шлак; 3) низкой степени герметизации печи и высокой степени окисленности печной атмосферы (до 10% 02 и до 2% С02), затрудняющей раскисление шлака в восстановительный период плавки.
Таким образом, рафинирование стали в восстановительный период плавки в дуговых печах большой вместимости по физико-химическим условиям протекания процессов неэффективно и проведение этого периода нецелесообразно.